哈拉沟矿切顶留巷切缝设计与工作面支承压力研究.pdf

分类号分类号 TD745 密密 级级 公公 开开 U D C 单位代码单位代码 10424 学学 位位 论论 文文 哈拉沟矿切顶留巷哈拉沟矿切顶留巷切缝设计与工作面支切缝设计与工作面支 承压力研究承压力研究 宋文军宋文军 申请学位级别申请学位级别硕士学位硕士学位 专业专业名名称称采矿工程采矿工程 指导教师姓名指导教师姓名汤建泉汤建泉 职职 称称高高 工工 山山 东东 科科 技技 大大 学学 二零一七年二零一七年六六月月 万方数据 论文题目论文题目 哈拉沟矿切顶留巷切缝设计与工作面支哈拉沟矿切顶留巷切缝设计与工作面支 承压力研究承压力研究 作者姓名作者姓名 宋文军宋文军 入学时间入学时间 2014 年年 9 月月 专业名称专业名称 采矿工程采矿工程 研究方向研究方向 矿山压力及其控制矿山压力及其控制 指导教师指导教师 汤建泉汤建泉 职职 称称 高级工程师高级工程师 论文提交日期论文提交日期 论文答辩日期论文答辩日期 授予学位日期授予学位日期 万方数据 KERVE DESIGN OF GOB-SIDE ENTRY RETAINING END BY ROOF CUTTING AND STUDY ON INFLUENCE SCOPE OF ABUTMENT PRESSURE IN WORKING FACE ABOUT HALAGOU COAL MINE A Dissertation ted in fulfillment of the requirements of the degree of MASTER OF PHILOSOPHY from Shandong University of Science and Technology by Song Wenjun Supervisor Senior engineer Tang Jianquan College of Mining and Safety Engineering June 2017 万方数据 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除所列参考文献和世所公本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除所列参考文献和世所公 认的文献外，全部是本人攻读学位期间在导师指导下的研究成果。除文中已经认的文献外，全部是本人攻读学位期间在导师指导下的研究成果。除文中已经 标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研 究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 硕士生签名硕士生签名 日日 期期 万方数据 学位论文使用授权声明学位论文使用授权声明 本人完全了解山东科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意本人所本人完全了解山东科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意本人所 撰写的学位论文的使用授权按照学校的管理规定处理。撰写的学位论文的使用授权按照学校的管理规定处理。 作为申请学位的条件之一，作为申请学位的条件之一，学校有权保留学位论文并向国家有关部门或其学校有权保留学位论文并向国家有关部门或其 指定机构送交论文的电子版和纸质版；有权将学位论文的全指定机构送交论文的电子版和纸质版；有权将学位论文的全部或部分内容编入部或部分内容编入 有关数据库发表，并可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版；允许学有关数据库发表，并可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版；允许学 校档案馆和图书馆保留学位论文的纸质版和电子版，可以使用影印、缩印或扫校档案馆和图书馆保留学位论文的纸质版和电子版，可以使用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文；为教学和科研目的，学校档案馆和图书馆描等复制手段保存和汇编学位论文；为教学和科研目的，学校档案馆和图书馆 可以将公开的学位论文作为资料在档案馆、图书馆等场所或在校园网上供校内可以将公开的学位论文作为资料在档案馆、图书馆等场所或在校园网上供校内 师生阅读、浏览。师生阅读、浏览。 （保密的学位论文在解密后适用本授权）（保密的学位论文在解密后适用本授权） 硕士生签名硕士生签名 导师签名导师签名 日日 期期 日日 期期 Signature Date 万方数据 学位论文审查认定书学位论文审查认定书 研究生宋文军在规定的学习年限内，按照培养方案及个人培养计划，完成研究生宋文军在规定的学习年限内，按照培养方案及个人培养计划，完成 了课程学习，成绩合格，修满规定学分；在我的指导下完成本学位论文，论文了课程学习，成绩合格，修满规定学分；在我的指导下完成本学位论文，论文 中的观点、 数据、 表述和结构为我所认同， 论文撰写格式符合学校的相关规定，中的观点、 数据、 表述和结构为我所认同， 论文撰写格式符合学校的相关规定， 同意将本论文作为申请学位论文。同意将本论文作为申请学位论文。 导师签名导师签名 日日 期期 万方数据 山东科技大学硕士学位论文 摘要 摘摘 要要 神华神东矿区由于煤柱留设造成煤炭资源的大量浪费，为改善此问题采用 切顶卸压沿空留巷工艺。针对神华神东哈拉沟煤矿 12201 工作面的切顶卸压无 煤柱开采项目， 分析其预裂切缝的关键参数， 利用数值模拟验证设计的合理性； 根据现场矿压监测数据，分析工作面支承压力的影响范围；对比分析常规留巷 模式和切顶留巷模式的异同，计算二者顶板压力，得出各自支护强度的大小， 从而判断两种留巷方式的优缺点。以实用矿山压力理论为基础、理论力学为依 托，采用理论分析、数值模拟、工程实践等多角度对上述问题进行分析探讨， 现得出以下主要结论 （1） 对哈拉沟矿的工程地质条件进行分析研究， 对切顶成巷进行理论分析， 在前人研究的基础上构建力学模型，分析研究发现切顶留巷的成功关键取决于 切缝的高度和角度，采用合理的切缝可以保证切顶留巷的成功； （2）针对哈拉沟矿 12201 工作面地质条件进行设计，采用最为适合该矿的 预裂切缝，高度、角度、间距，采用此种设计可以达到采空区上覆岩层完全垮 落，但不影响沿空顺槽围岩稳定性，对比其他高度、角度的切缝利用数值模拟 分析切缝的可行性，发现哈拉沟矿最佳切缝高度为 6m，最佳切缝角度为 10 ， 最佳切缝间距为 600mm； （3） 本文系统性的阐述了对浅埋复合顶板薄煤层在切顶卸压沿空留巷过程 中工作面支承压力影响，研究发现针对哈拉沟矿切顶卸压沿空留巷工程而言， 采用切顶成巷工艺超前支承压力影响范围为 25m 左右，支承压力影响范围为 90150m 左右； （4）经过理论计算之后发现，切顶卸压沿空留巷工艺比常规沿空留巷工艺 支护强度小，同时安全可行性高，具有明显的优势。 关键词关键词切顶卸压；沿空留巷；切缝设计；矿压显现；支承压力 万方数据 山东科技大学硕士学位论文 ABSTRACT ABSTRACT Because of Shenhua Shendong mining area setting coal pillar has waste a large number of coal resources,to solve this problem using Roof cutting and pressure relief Gob-side entry retaining. Shenhua Shendong mining area Halagou coal mine 12201 working face carry out the Roof cutting and pressure relief Gob-side entry retaining project , analyses key parameters about kerve ,use numerical simulation to check the design, on the basis of data which come from mining area pressure, analyze the influence distance of support pressure, compare and analysis the same and diffidence about traditional gob-side entry retaining as well as roof cutting and pressure relief gob-side entry retaining, figure up the roof pressure, obtain the two way’s supporting intensity, thus judge the two’s advantages and disadvantages.This paper based on the theoretical analysis and engineering practice, the numerical simulation to analyze the above issues from multiple perspectives, such as the following main conclusions are （1）Analysis Halagou coal mine’s engineering geological condition, analysis the theory about Gob-side entry retaining and Roof cutting pressure relief, on the basis of predecessors research to bulid mechanics model ,also found that the key factor is kerve height and kerve angle; （2）On the basis of Halagou coal mine’s engineering geological condition to design , using the most suitable cutting kerve can ensure the project success, using this design can make sure the area of the mining area are collapsed ,meanwhile the roadway of Gob-side entry retaining are not influenced. Using numerical simulation to compare with the other kerve found that the most suitable kereve height is 6m, the most suitable kereve anglet is 10 , the most suitable kereve distance is 600mm; （3）The article has a system describe the progress of Roof cutting and pressure relief Gob-side entry retaining in shallow buried deep composite roof thin coal seam’s working face support influence distance ,found that using Roof cutting and pressure relief Gob-side entry retaining in Halagou coal mine ,the advanced support pressue influence is nearly 25m, support pressue influence is nearly 90150m; （4）After theoretical calculation, it was discovered that using Roof cutting and pressure relief Gob-side entry retaining compare with traditional Gob-side entry retaining has a lot of advantages ,the Roof cutting and pressure relief Gob-side entry retaining has smaller roof pressure compaer with traditional Gob-side entry retaining, 万方数据 山东科技大学硕士学位论文 ABSTRACT meanwhile using Roof cutting and pressure relief Gob-side entry retaining are more safety than traditional Gob-side entry retaining, Roof cutting and pressure relief Gob-side entry retaining has a distinct advantage. Keywords Roof cutting and pressure relief；Gob-side entry retaining；Kerve design；Mine pressure behavior；Support pressure. 万方数据 山东科技大学硕士学位论文 Contents 目目 录录 1 绪论绪论 1 1.1 研究背景及研究意义 1 1.2 研究现状 2 1.3 主要研究内容和研究方法 4 2 工程地质概况及理论分析工程地质概况及理论分析 6 2.1、工程地质概况 6 2.2 切顶成巷理论简要分析 8 2.3 切顶成巷力学模型 9 3 预裂切缝设计预裂切缝设计 12 3.1、顶板活动范围计算 12 3.2、双向聚能张拉成型爆破 13 3.3、预裂切缝参数 14 3.4、数值模拟分析 15 3.5、设计结果分析 27 3.6、本章小结 27 4 支承压力影响范围研究支承压力影响范围研究 29 4.1 工作面矿压显现状况 29 4.2 支承压力影响范围研究 35 4.3 本章小结 39 5 切顶成巷与常规留巷方式对比分析切顶成巷与常规留巷方式对比分析 40 5.1 顶板破断规律对比 40 5.2 顶板压力计算 41 5.3 工程实例分析 43 6 主要结论及展望主要结论及展望 45 6.1 主要结论 45 6.2 展望 45 致致 谢谢 47 参考文献参考文献 48 攻读硕士期间主要科研成果攻读硕士期间主要科研成果 53 万方数据 山东科技大学硕士学位论文 Contents Contents 1 Introduction 1 1.1 Research Purposes and Significance 1 1.2 Research status at home and abroad 2 1.3 Main Sdudy Contents and Technology Route 4 2 General situation of engineering geology and theories analysis 6 2.1、General situation of engineering geology 6 2.2、A brief analysis of roof cutting and pressure relief 8 2.3、Mechanical model of roof cutting and pressure relief 9 3 Kerve design 12 3.1、The study of roof acativity range 12 3.2、Bilateral accumulative tensileblasting 13 3.3、The argument about kerve 14 3.4、Numerical simulation analysis 15 3.5、The analysis of design result 27 3.6、Summary 27 4 The research of abutment pressure influence 29 4.1The condition of mining pressure appear 29 4.1 The study of support pressure influence 35 4.3 Summary 38 5 Roof cutting and traditional gob-side entry retaing comparative analysis 40 5.1 Roof breaking law coMParative 40 5.2Count of roof pressure 41 5.3Analysis of engineering example 43 6 Main Reference Document And Expection 45 6.1Main Reference Document 45 6.2Expection 45 Expressing thanks 47 Reference